Componente ale nivelului 2 utilizate in extinderea unei retele locale

Componente ale nivelului 2 utilizate in extinderea unei retele locale

Puntile pot fi folosite pentru:

Prelungirea unui segment.

Cresterea numarului de calculatoare din retea.

Reducerea traficului, cauzat de atasarea unui numar prea mare de calculatoare; o punte poate imparti o retea supraincarcata in doua segmente de retea separate, reducandu-se astfel traficul pe fiecare segment si imbunatatind performantele ambelor retele.

Conectarea unor medii fizice diferite, cum ar fi cablul coaxial si cablul torsadat.

Conectarea unor segmente de retea diferite cum ar fi Ethernet.

Spre deosebire de repertoare, puntile pot preveni anumite probleme legate de traficul in retea. De exemplu, daca traficul provenit de la unul sau mai multe calculatoare 'inunda' reteaua cu date, reducandu-se performantele intregii retele, o punte poate izola calculatoarele respective.

Puntile lucreaza la subnivelul MAC al nivelului legatura de date al modelului OSI. Din aceasta cauza, toate informatiile la nivelurile superioare ale modeluiui OSI le sunt inaccesibile si deci, nu disting protocoalele intre ele. Puntile transfera informatiile fara a tine cont de protocoalele care le-au transmis, deci nivelurile superioare vor determina protocoalele carora le sunt destinate datele.

O punte de nivelul MAC:

Controleaza tot traficul din retea.

Verifica adresele sursa si destinatie al fiecarui pachet.

Genereaza o tabela de comutare, pe masura ce informatiile devin disponibile.

Transfera pachetele astfel:

Daca destinatia nu se gaseste in tabela de comutare, puntea transmite pachetele catre toate segmentele.

Daca destinatia apare in tabela de rutare, puntea transfera pachetele pe segmentul respectiv (cu exceptia cazului in care destinatia se afla pe acelasi segment cu sursa).

O punte transfera cadrul de date in functie de adresa nodului de destinatie. Pe masura ce traficul trece prin punte, informatiile despre adresele calculatoarelor sunt stocate in memoria RAM a acesteia. Puntea foloseste aceste informatii pentru a construi o tabela de comutare. Avand aceste informatii de adresa, puntea "invata" ce calculatoare se afla pe fiecare segment al retelei.

Comutatoarele (switch-urile) sunt, ca si puntile unitati ale nivelului 2. Asa cum hub-urile sunt denumite repetoare multi-port, asa si switch-urile sunt denumite punti multi-port. Diferenta intre hub-uri si switch-uri este ca switch-urile iau decizii bazate pe adresele MAC, pe care hub-urile nu le cunosc, contribuind astfel la cresterea eficientei lucrului intr-o retea LAN. Cu ajutorul switch-urilor se pot construi, practic topologii stea cu un numar nelimitat de gazde, deorece ele pot filtra traficul in retea si chiar daca au un numar limitat de porturi, la un port se poate conecta alt switch, la care putem lega gazde sau alte switch-uri s.a.m.d.

Ele primesc date intr-un port de intrare si le transfera intr-unul sau mai multe porturi de iesire, la care segmentul pe care se afla gazda destinatar este conectat. Porturile sunt identificate printr-un numar sau prin identificatorul nodului(gazda sau alt switch) care este conectat la el. In cele ce urmeaza vom folosi numerotarea porturilor. Transmiterea mai departe a pachetelor se realizeaza prin mai multe metode:

transmitere neorientata pe conexiune sau utilizarea datagramelor;

transmitere orientata pe conexiune sau stabilirea unui circuit virtual.

In cazul transmiterii neorientate pe conexiune, se presupune ca fiecare cadru de date care trebuie transmis contine adresa completa de destinatie. Pentru a decide cum sa transmita mai departe un cadru de date, switch-ul consulta o tabela, care contine adresele destinatiilor posibile si porturile de iesire catre ele. In figura 3.4 este prezentat un exemplu de retea, in care gazdele sunt notate cu A, B, C s.a.m.d., iar in figura 3.5 o tabela pe baza careia se realizeaza transmiterea mai departe a cadrelor.

Drumul urmat de un cadru de date este succesiunea de switch-uri prin care trece cadrul, de la gazda sursa la gazda destinatie. Aceste tabele sunt intretinute dinamic, modificarile fiind efectuate in functie de schimbarile care au loc in structura sau topologia retelei.

Transmiterea neorientata pe conexiune are urmatoarele caracteristici:

In oricare moment de timp, o gazda poate transmite un cadru de date catre oricare alta gazda din retea, deoarece orice cadru care ajunge la un switch poate fi imediat transmis mai departe, spre deosebire de metoda orientata pe conexiune, la care trebuie stabilita mai intai o stare de conectare si apoi se efectueaza transmiterea datelor.

Cand o gazda sursa transmite un cadru de date, nu stie daca reteaua este capabila sa-l furnizeze gazdei destinatar sau daca aceasta este ocupata.

Fiecare cadru provenit de la o gazda A catre o gazda B, este transmis mai departe independent de alte cadre transmise de la gazda A catre gazda B; astfel, doua pachete succesive, de la A la B pot urma drumuri diferite.

Defectarea unui switch sau a unei legaturi cu acesta nu poate intrerupe comunicatia, daca este posibila gasirea unei cai alternative si prelucrarea corespunzatoare a celorlalte tabele

Figura 3.4 Un exemplu de retea

Figura 3.5 Tabela de transmitere mai departe pentru switch-ul 2

Circuitul de comutare virtual foloseste conceptual de circuit virtual(VC-Virtual Circuit). Aceasta abordare, numita si modelul orientat pe conexiune, necesita ca mai intai sa se stabileasca o conexiune virtuala de la gazda sursa catre gazda destinatie. Deci procesul de transmitere a datelor se imparte in doua etape:

stabilirea conectarii,

transferul datelor.

In faza de fixare a conectarii, este necesar ca in toate switch-urile dintre gazdele sursa si destinatie sa se stabileasca o "stare de conectare". Acest lucru se poate realiza de catre administratorul de retea, situatie in care circuitul virtual devine permanent (PVC-Permanent Virtual Circuit) si poate fi sters tot de catre administratorul de retea. Cealalta metoda consta in transmiterea de catre gazda sursa in retea de "semnale" asupra faptului ca vrea sa transmita date, circuitele virtuale rezultate astfel sunt numite commutate (SVC-Switched Virtual Circuit).

Sa vedem acum cum un PVC poate fi stabilit. Starea de conectare neccesara intr-un switch dintr-un circuit virtual, consta dintr-o intrare intr-o tabela a VC-ului pentru fiecare conectare. O astfel de intrare contine:

o interfata de intrare, prin care sosec pachetele acestui VC;

un identificator al circuitului virtual(VCI-Virtual Circuit Identifier) care va fi continut in fiecare pachet sosit;

o interfata de iesire prin care cadrele acestui circuit virtual parasesc switch-ul;

un VCI ce va fi folosit de catre pachetele transmise in afara.

Observam ca combinatia dintre interfata si VCI-ul de intrare identifica in mod unic conexiunea virtuala. Astfel, oricand se creaza o noua conexiune, este necesar sa-i fie asignat un VCI, ce nu este utilizat in mod curent pe interfata prin care pachetele vor sosi. De asemenea, valorile de intrare si de iesire ale VCI-ului nu sunt in general aceleasi. Astfel, VCI-ul nu este un identificator global pentru VC; mai degraba, el are semnificatie numai pentru o legatura data. In figura3.6 este prezentat un exemplu de retea, in care gazda A doreste sa transmita date gazdei B, utilizand un circuit virtual. Presupunem ca tabelele VC

Figura 3.6 Un exemplu de circuit virtual intr-o retea

Pentru a stabili un VC de la gazda A la gazda B, administratorul de retea stabileste valori VC pe fiecare legatura necesara conectarii, care nu sunt in mod curent utilizate. In cazul exemplului din figura., valoarile VCI sunt:

5 pentru legatura din A la switch-ul 1;

11 pentru legatura de la switch-ul 1 la switch-ul 2;

7 pentru legatura de la switch-ul 2 la switch-ul 3;

4 pentru legatura de la switch-ul 3 la B.

Daca circuitul virtual se stabileste fara interventia administratorului, pentru a incepe procesul de semnalare, gazda A transmite un mesaj de initializare in retea, adica switch-ului 1. Acesta contine, printre altele adresa gazdei de destinatie, in cazul nostru B. Mesajul de initializare trebuie sa treca prin toate switch-urile care fac parte din drumul de la A la B. Cand switch-ul 1 primeste cererea de conectare, pe langa transmiterea lui switch-ului 2, el va crea o noua intrare in tabela lui de circuit virtual, care contine valorile specificate in figura 3.7; la fel procedeaza si switch-ul 2. In final, mesajul de initializare ajunge la gazda B. Daca presupunem ca gazda B accepta conectarea ceruta de A, atunci si ea va fixa o valoare VCI, care este 4 in acest caz. Aceasta valoare VCI poate fi folosita de catre B pentru a identifica toate cadrele care vin de la gazda A. Pentru a completa conectarea, gazda B transmite un mesaj de confirmare, care contine valoarea VCI-ului fixat catre switch-ul 3, care la randul lui efectueaza acelasi lucru s.a.m.d.

In acest moment circuitul virtual a fost stabilit si transmiterea de date de la A la B poate incepe. Indiferent de modalitatea de stabilire a circuitului virtual, transmiterea datelor se face la fel.

Interfata de intrare VCI-ul de intrare Interfata la iesire VCI-ul de iesire

2 5 1 11

. . . .

. . . .

a)      Tabela VCI a switch-ului 1

Interfata de intrare VCI-ul de intrare Interfata la iesire VCI-ul de iesire

3 11 0 7

. . . .

. . . .

b)      Tabela VCI a switch-ului 2

Interfata de intrare VCI-ul de intrare Interfata la iesire VCI-ul de iesire

0 7 3 4

. . . .

. . . .

c)      Tabela VCI a switch-ului 3

Figura 3.7 Intrari in tabele de circuit virtual pentru trei switch-uri